14
Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 49 POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI FEROVIAR URBAN Ing. Alexandru GÂTLAN Inspector-şef teritorial ISF - AFER, Bucureşti REZUMAT. Uniunea Europeană are unul dintre cele mai dinamice sisteme de transport din lume, 8,2 milioane de persoane fiind angajate în sectorul de transport, 64% dintre ele lucrând în transporturile terestre. Printre principalele provocările actuale cu care se confruntă omenirea, identificate şi gestionate de Uniunea Europeană, sunt: intensificarea traficului în centrele oraşelor conduce la aglomerări, congestii de trafic, întârzieri, blocaje, stres; poluarea atmosferică, ca urmare a emisiilor de gaze cu efect de seră, asociată cu încălzirea globală; poluarea fonică în continuă creştere; numărul mare de accidente. Având în vedere că zonele urbane ale UE reprezintă aproximativ 60% din populaþie şi asigură peste 85% din PIB, se impun măsuri care să conducă la creşterea calităþii vieþii mai ales în zonele urbane. Se porneşte de la definirea sistemului climatic, identificarea obiectivelor Conferintei Kyoto 1977 şi influienţa transportului asupra mediului-poluării fonice.Se tratează zgomotul ca sursă de poluare, standarde tehnice de Interoperabilitate, limite ale zgomotului pentru diverse vehicule, factor de risc pentru sanatate. Se identifică surse de poluare in transportul feroviar-feroviar urban şi se identifică metode de combatere a poluarii fonice în transportul feroviar şi feroviar urban. Cuvinte cheie: transport pe şină, efecte externe, poluare fonică. ABSTRACT. European Union has one of the most dynamic transport system in the world, 8.2 mil. persons being employed in transport sector, 64% working in terrestrial transports. Among the main actual challenges identified and managed by EU, that mankind deals with, there are: increased traffic in towns centers leads to congestion, traffic congestion, delays, bottlenecks, stress; air pollution, due to emissions of greenhouse gases, associated with global warming; noise pollution in continuous growth; increasing accident rates. Taking into consideration that EU’s urban areas represent approximately 60% of population and provides over 85% of GDP, measures that increase life quality, especially in urban areas, are required. First we define the climate system, we identify the objective of Kyoto Conference (1977) and transport influence on the environment – noise pollution. Noise is treated as a source of pollution, technical standards for interoperability, noise boundaries for certain vehicles, health risk factor. Sources of pollution in rail and road transport and methods for eliminating noise pollution in rail and road transport are identified. Keyword: rail transport, external effects, noise pollution. 1. INTRODUCERE 1.1. Unele aspecte privind transporturile şi mediul Sistemul climatic reprezintă ansamblul care înglo- bează atmosfera, hidrosfera, biosfera, geosfera precum şi interacţiunile lor. Variaţiile pe termen scurt ale acestui ansamblu sunt cunoscute sub denumirea de fluctuaţii/oscilaţii, în timp ce variaţiile pe termen lung sunt asociate cu schimbările climatice. Schimbarea climei este determinată de următorii factori: interni – interacţiuni ale componentelor siste- mului climatic; externi naturali – variaţia energiei emisă de soare, erupţii vulcanice; externi antropogeni (fenomene datorate acţiunii omului, cu urmări în special asupra climei, evoluţiei reliefului etc.) - schimbarea compoziţiei atmosferei ca urmare a creşterii concentraţiei gazelor cu efect de seră rezultate din activităţile umane. Efectul direct, iminent şi logic al poluării atmos- ferei este diminuarea permanentă a calităţii vieţii pe Pământ. Pentru contracararea acestui fenomen, printre cele mai deosebite măsuri luate la nivel mondial, în decembrie 1977, la Kyoto în Japonia a fost încheiat un Acord internaţional privind mediul KP, protocolul fiind negociat de către 160 de ţări.

POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

  • Upload
    dobao

  • View
    234

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

UTILIZAREA UNOR TUNELURI CU GABARIT REDUS, CU ROL DE PASAJ SUBTERAN

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 49

POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI FEROVIAR URBAN

Ing. Alexandru GÂTLAN

Inspector-şef teritorial ISF - AFER, Bucureşti

REZUMAT. Uniunea Europeană are unul dintre cele mai dinamice sisteme de transport din lume, 8,2 milioane de persoane fiind angajate în sectorul de transport, 64% dintre ele lucrând în transporturile terestre. Printre principalele provocările actuale cu care se confruntă omenirea, identificate şi gestionate de Uniunea Europeană, sunt: intensificarea traficului în centrele oraşelor conduce la aglomerări, congestii de trafic, întârzieri, blocaje, stres; poluarea atmosferică, ca urmare a emisiilor de gaze cu efect de seră, asociată cu încălzirea globală; poluarea fonică în continuă creştere; numărul mare de accidente. Având în vedere că zonele urbane ale UE reprezintă aproximativ 60% din populaþie şi asigură peste 85% din PIB, se impun măsuri care să conducă la creşterea calităþii vieþii mai ales în zonele urbane. Se porneşte de la definirea sistemului climatic, identificarea obiectivelor Conferintei Kyoto 1977 şi influienţa transportului asupra mediului-poluării fonice.Se tratează zgomotul ca sursă de poluare, standarde tehnice de Interoperabilitate, limite ale zgomotului pentru diverse vehicule, factor de risc pentru sanatate. Se identifică surse de poluare in transportul feroviar-feroviar urban şi se identifică metode de combatere a poluarii fonice în transportul feroviar şi feroviar urban.

Cuvinte cheie: transport pe şină, efecte externe, poluare fonică.

ABSTRACT. European Union has one of the most dynamic transport system in the world, 8.2 mil. persons being employed in transport sector, 64% working in terrestrial transports. Among the main actual challenges identified and managed by EU, that mankind deals with, there are: increased traffic in towns centers leads to congestion, traffic congestion, delays, bottlenecks, stress; air pollution, due to emissions of greenhouse gases, associated with global warming; noise pollution in continuous growth; increasing accident rates. Taking into consideration that EU’s urban areas represent approximately 60% of population and provides over 85% of GDP, measures that increase life quality, especially in urban areas, are required. First we define the climate system, we identify the objective of Kyoto Conference (1977) and transport influence on the environment – noise pollution. Noise is treated as a source of pollution, technical standards for interoperability, noise boundaries for certain vehicles, health risk factor. Sources of pollution in rail and road transport and methods for eliminating noise pollution in rail and road transport are identified.

Keyword: rail transport, external effects, noise pollution.

1. INTRODUCERE

1.1. Unele aspecte privind transporturile şi mediul

Sistemul climatic reprezintă ansamblul care înglo-bează atmosfera, hidrosfera, biosfera, geosfera precum şi interacţiunile lor. Variaţiile pe termen scurt ale acestui ansamblu sunt cunoscute sub denumirea de fluctuaţii/oscilaţii, în timp ce variaţiile pe termen lung sunt asociate cu schimbările climatice.

Schimbarea climei este determinată de următorii factori: interni – interacţiuni ale componentelor siste-

mului climatic;

externi naturali – variaţia energiei emisă de soare, erupţii vulcanice; externi antropogeni (fenomene datorate acţiunii

omului, cu urmări în special asupra climei, evoluţiei reliefului etc.) - schimbarea compoziţiei atmosferei ca urmare a creşterii concentraţiei gazelor cu efect de seră rezultate din activităţile umane.

Efectul direct, iminent şi logic al poluării atmos-ferei este diminuarea permanentă a calităţii vieţii pe Pământ. Pentru contracararea acestui fenomen, printre cele mai deosebite măsuri luate la nivel mondial, în decembrie 1977, la Kyoto în Japonia a fost încheiat un Acord internaţional privind mediul – KP, protocolul fiind negociat de către 160 de ţări.

Page 2: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

TRANSPORTURILE ŞI DEZVOLTAREA REGIONALĂ

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 50

1.2. Influenţa transportului asupra mediului

Poluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare şi care perturbă întregile activităţi generate, este realizată de degajarea de căldură şi zgomot în atmosferă.

Aproximativ 65 % din populaţia Uniunii Euro-pene este expusă la nivele inacceptabil de înalte de zgomot, în cea mai mare parte produs de traficul urban, generând atât disconfort, cât şi probleme de sănătate.

Alte surse avansează valoarea de 40 % din popu-laţia UE care este expusă zgomotului traficului la un nivel de presiune sonoră depăşind 55 dBA în timpul zilei şi 20 % la niveluri depăşind 65 dBA.

Uniunea Europeană are unul dintre cele mai dinamice sisteme de transport din lume, 8,2 milioane de persoane fiind angajate în sectorul de transport, 64% din ele lucrând în transporturile terestre.

În întreaga Europă, intensificarea traficului în centrele oraşelor a condus la un fenomen de aglo-meraţie cronică, cu numeroase consecinţe nefaste din punct de vedere al întârzierilor şi al poluării mediului. Economia europeană pierde anual aproape 100 miliarde de euro, sau 1% din PIB-ul UE, ca urmare a acestui fenomen.

Printre principalele provocările actuale cu care se confruntă omenirea sunt: intensificarea traficului în centrele oraşelor

conduce la aglomerări, congestii de trafic, întârzieri, blocaje, stres; poluarea atmosferică, ca urmare a emisiilor de

gaze cu efect de seră, asociată cu încălzirea globală; poluarea fonică în continuă creştere; numărul mare de accidente.

Foto 1, 2. Aspecte de poluare în transportul feroviar (zgomot de rulare, gaze).

Având în vedere că zonele urbane ale UE re-prezintă aproximativ 60% din populaţie şi asigură peste 85% din PIB, se impun măsuri care să conducă la creşterea calităţii vieţii mai ales în zonele urbane.

Comisia Mondială asupra mediului şi dezvoltării a ONU a implementat conceptul de dezvoltare durabilă, preluat şi dezvoltat de Comisia Europeană, care a prezentat strategii în domeniul protecţiei mediului, unele cu aplicaţii în transportul public feroviar urban.

Jacques Barrot, fost comisar pentru transport de-clara că emisiile de CO2, încălzirea globală, poluarea fonică, constituie provocări fără precedent pentru omenire dar şi un stimulent pentru asigurarea unei mobilităţi durabile, chestiune susţinută şi de Antonio Tajani şi de actualul comisar pentru transport, estonianul Siim Kallas.

Cartea Verde: sept 2007 – „Către o nouă cultură a mobilităţii urbane” reprezintă documentul prin care Comisia Europeană supune atenţiei factorilor decidenţi la nivel european aspecte legate de mediu, identificând o serie de obiective prioritare:

1) oraşe cu trafic mai fluid; 2) oraşe mai puţin poluate-mai curate; 3) un transport public urban mai inteligent; 4) un transport public urban mai accesibil; 5) un transport urban în condiţii de siguranţă şi

securitate. Transportul electric pe şină, feroviar şi mai ales cel

feroviar urban, reprezintă o soluţie eficientă pentru contracararea provocărilor menţionate, răspunzând şi obiectivelor identificate de CE prin Cartea Verde.

Foto 3, 4, 5. Tipuri de mijloace de transport feroviar ecologice.

Page 3: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI FEROVIAR URBAN

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 51

Desigur, alternativa o reprezintă sistemul de transport neconvenţional, pe pernă magnetică, sistemul MAGLEV, având la bază sustentaţia magnetică: lipsa contactului între calea de ghidare şi vehicul, viteze de circulaţie ridicate, acceleraţii mai bune, pot urca pante mai mari (10%0), nu există riscul de deraiere, randament energetic superior, mai puţină poluare fonică, confort ridicat.

Transrapid Pudong Shanghai

Transrapid pe pista de la Lathen

Foto 6. Trenuri Maglev Transrapid

Viteza de circulaţie prevăzută pentru sistemul Transrapid se situează în intervalul 500 – 550 km/h.

Aspectele privind zgomotul aerodinamic au aco-perit în mod esenţial aplicaţii precum cele legate de zgomotele de jet, unde scurgerile de aer sunt supersonice în spaţiu liber.

Dacă zgomotul de rulare a fost complet înde-părtat, iată acum intervine zgomotul aerodinamic, pe care unii constructori l-au diminuat, cel puţin în zonele urbane, prin rularea cu viteze mici, pe roţi sau pneuri, levitaţia intervenind la viteze superioare.

2. SURSE DE POLUARE FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR

2.1. Surse de poluare a solului în transportul feroviar

Ca surse de polouare a solului (şi pentru apele subterane) datorită transportului feroviar, de menţionat ar fi:

depozitarea şi manipularea produselor petroliere, depozitarea cărbunelui, rampele de descărcare a vagoanelor dezafectate, depozitarea necontrolată a deşeurilor menajere, spălarea vehiculelor etc.

activitatea de întreţinere a vehiculelor implică curăţarea acestora, precum şi a atelierelor destinate acestor activităţi şi, implicit, a mediului din imediata vecinătate a acestora.

vibraţiile transmise de calea de rulare sau de vehicul, de contactul roată-şină: neuniformităţile verticale şi transversale ale

căii şi discontinuităţile de la joante; calarea fixă a celor două roţi pe aceeaşi osie şi

conicităţile inversate ale suprafeţelor de rulare, care produc o mişcare de şerpuire a osiei ce se transmite maselor suspendate ale vehiculului; defectele roţilor de pe suprafeţele de rulare

reprezintă o sursă importantă de vibraţii.

Foto 7. Locomotivă electrică tractează un tren greu.

2.2. Sursele de poluare a aerului transportul feroviar

Dintre sursele de poluare a aerului transportul public feroviar de menţionat ar fi:

gazele de ardere provocate de combustia internă a motoarelor termice din dotarea locomotivelor diesel, fumul la coşul locomotivelor cu abur;

reziduurile fluide gazoase provocate de emisia vaporilor de acizi de la atelierul de întreţinere a acumulatoarelor;

gazele de ardere de la centralele termice, pentru asigurarea necesarului de abur tehnologic;

zgomotul poate produce la rândul său reacţii directe ale urechii şi chiar ale întregului organism şi se evidenţiază sub următoarele aspecte şi anume: zgomotul la circulaţia vehicule feroviare (zgo-

motul de rulare) ce apare ca rezultat al interacţiunii dintre roată - şină, fiind principala sursă de zgomot; zgomotul datorat funcţionării motorului Diesel,

a motoarelor de tracţiune, a sistemelor de transmisii, a motoarelor auxiliare şi a celorlalte aparataje, din construcţia unei locomotive; zgomotul aerodinamic, care are un nivel mai

scăzut decât zgomotul de rulare.

Page 4: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

TRANSPORTURILE ŞI DEZVOLTAREA REGIONALĂ

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 52

Fig. 1. Propagarea zgomotului

Zgomotul de rulare se propagă în interiorul vago-nului atât prin conducţie (pe cale aeriană cât şi prin mediu solid), cât şi prin convecţie. Înainte de a se propaga, zgomotele generate de rularea roţilor metalice pe şină sunt reflectate de podeaua vagonului.

Zgomotul de origine aerodinamică vizează în special trenurile de mare viteză (peste 250 km/oră).

2.3. Aspecte ale zgomotului de rulare

Rularea cu oscilaţii laterale în parcurs a vehicu-lelor feroviare de călători şi de marfă este o problemă cunoscută pentru căile ferate cu ecartament normal. Mişcările laterale reprezintă o problemă particulară care cauzează disconfortul călătorilor, iar în cazuri majore, viteza de operare trebuie să fie redusă.

Această problemă poate fi diminuată prin mo-dificarea limitei Prud’homme la vehicule şi prin îmbunătăţirea rezistenţei laterale a căii de rulare, putându-se utiliza contraşine.

Forţele dinamice variabile laterale, existente între vehicul şi cale pot fi generate de şină şi de profilul roţii, care sunt concepute pentru a îmbunătăţi contactul roată – şină, autoghidarea.

Suspensia laterală şi caracteristicile de rulare ale vehiculului contribuie la marimea forţelor laterale.

Geometria căii reprezintă un alt element critic, iar întreţinerea eficientă este esenţială. Cercetările realizate de André Prud’homme la SNCF în perioada 1950- 1960 au condus la concluzia că dacă forţa laterală exercitată repetat de osie asupra şinei nu depăşeşte o anumită valoare H, deviaţiile de la zero nu se adună la nesfârşit, iar deviaţia finală este stabilită în limitele acceptabile. Valoarea limită este reprezentată de forţa laterală H:

H = 10 + 0,33 P, (1)

unde: H [kN] reprezintă forţa laterală; P [kN] – sarcina statică pe osie.

Această relaţie a fost concepută iniţial pentru şina cu traverse de lemn prinse în balast, fără variaţii termice. Prud’homme a extins mai târziu cercetările

sale pentru a ţine cont şi de variaţii termice din şina sudată şi a aplicat un factor de multiplicare de 0,85, iar forma finală a limitei Prud’homme este:

H = 0,85(10 + 0,33 P). (2)

Considerând prima abordare, grosimea laterală a şinei, în vederea determinării acţiunii perturbatoare a deformaţiei sinusoidale a căii de rulare in plan vertical, se vor determina pe rând rezultanta forţelor exterioare şi respectiv momentul static raportat la o axa care trece prin centrul de greutate al vehiculului.

Datorită deplasării punctului de contact roată-şină, respectiv a centrului roţii şi a punctelor de rezemare a arcurilor, pe o sinusoidă, ansamblului suspendat al vehiculului i se va transmite prin intermediul suspensiei o fortă perturbatoare, care se poate descompune intr-o serie Fourier, a carei armonică fundamentala este data de relaţia:

sin2s

s

hz x

l , (3)

pentru care: amplitudinea cea mai mare este egală cu h/2, lungimea de undă este egală cu lungimea şinei l5; z5 – valoarea curentă a ordonatelor sinusoidei; R – forţa rezultantă perturbatoare aplicată centrului de elasticitate al vehiculului;

În figura 2 se ilustrează a doua abordare bazată pe sarcina exterioară proporţională a osiei. Astfel, sarcina pe roată P se distribuie uniform:

P/2 = Q (sarcina osiei) la fiecare şină. (4)

Forţa orizontală H (fig. 2) care acţionează în centrul de greutate, la înălţimea c faţă de vârful şinei, întâmpină rezistenţă din partea forţelor orizontale H1 şi (H – H1) care acţionează la nivelul şinei.

De asemenea, se creează o variaţie de sarcină a osiei:

R = Hc/g, (5)

unde g reprezintă distanţa dintre centrele liniei (1500 mm pentru ecartamentul normal şi 1065 mm pentru ecartamentul metric).

Page 5: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI FEROVIAR URBAN

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 53

Fig. 2. Sarcina exterioară proporţională a osiei care ar putea permite ca limita Prudhomme să fie adoptată pentru vehicule feroviare pentru ecartament metric (unele căi ferate şi unele

tramvaie).

Sarcina mărită pe osie este reprezentată de Q + R, reprezintă de fapt suprasarcina dinamică pe osie iar sarcina exterioară pe osie este reprezentată de Q – R. Sarcina exterioară proporţională este calculată ca fiind:

R/Q = Hc/Q·g (6)

Atunci când forţa orizontală H atinge limita Prud’homme pe ecartamentul normal, va rezulta o anumită valoare a sarcinii exterioare care s-a de-monstrat că nu conduce nici la disconfort în timpul rulării, nici la deraieri. Această limită nu poate fi mărită doar prin îmbunătăţirea durabilităţii laterale a căii ferate, întrucât efectele sarcinii exterioare pot fi şi ele critice. În acest caz, mărirea durabilităţii căii de rulare trebuie să fie completată de o scădere a înălţimii centrului de greutate al vehiculelor.

Din perspectiva aplicaţiilor practice, de reţinut este faptul că producătorii de material rulant nu ştiu cum să aplice limita Prud’homme la alte ecartamente decât cel de 1435 mm.

Zgomotul de rulare – principala sursă de zgomot în transportul feroviar şi feroviar urban. O vibraţie acustică capabilă să producă o senzaţie auditivă con-stituie un sunet. În anumite condiţii şi limite, sunetul este o cale de informaţie şi permite îndeplinirea raţională şi eficientă a muncii. Dacă depăşeşte aceste limite sunetul devine zgomot.

În majoritatea cazurilor ne putem desfăşura acti-vitatea ignorând zgomotul ambiental, dar odată cu sporirea intensităţii sonore, devine un factor poluant al ambianţei de viaţă şi muncă, influenţând negativ performanţele profesionale, fiind totodată cauza obose-lii, nervozităţii scăderii cantitative şi / sau calitative a nivelului muncii prestate.

Zgomotul de rulare a fost identificat ca sursă de zgomot preponderentă pentru domeniul de viteză 50-300 km/oră. Mecanismul de excitaţie al zgomotului este „rugozitatea” şi defectele de valoarea micronilor (ca amplitudine şi de câţiva centimetri ca lungime a undei) asupra roţii şi a căii de rulare. Această exci-taţie, prin receptanţa dinamică a sistemului roată-şină, face să răsune roata şi să transmită unde de flexiune-torsiune în şină.

Fig. 3. Schema de principiu privind propagarea undelor acustice datorate circulaţiei feroviare - contactului roată şină.

Privind din perspectiva caracteristicilor sunetelor şi / sau a zgomotelor în ansamblul lor, fenomenul care stă la baza producerii sunetelor este vibraţia unei surse sonore. Sunetul se propagă sub formă de unde elastice numai în substanţe precum gazele, lichidele şi solidele, dar nu se propagă în vid. Acesta se propagă cu viteza de 331m/s în aer. Caracteristicile semnalului sunt definite de înaltime (exprimată în frecvenţa vibraţiei) precum şi de intensitate (exprimată în energia vibraţiei). Orice sunet simplu, cum ar fi o nota muzicală, poate fi descrisă în totalitate, speci-ficând trei caracteristici perceptive precum înălţime, intensitate şi calitate, respectiv timbru sonor. Aceste caracteristici corespund pentru exact trei caracteristici fizice definte de facto de către frecventa, amplitudinea şi constituţia armonică sau forma undei acustice.

Zgomotul este un sunet complex, o mixare de multe şi totodată de diferite frecvenţe sau note care nu sunt legate armonic. Sunetul se propaga din aproape în aproape sub formă de unde sonore. Propagarea sunetului se face cu viteză constantă, fiecare strat de

Page 6: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

TRANSPORTURILE ŞI DEZVOLTAREA REGIONALĂ

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 54

aer vibrând cu frecvenţa egală cu cea a sursei sonore.

3. POLUAREA FONICĂ

3.1. Poluarea, mediul – concepte, definiţii

Cuvântul poluare vine din latinescul polluero-ere şi înseamnă a murdări, a pângări, a profana. Desemnează o acţiune prin care omul îşi degradează, îşi „murdăreşte” propriul său mediu de viaţă..Este o lege naturală generală conform căreia orice fiinţe vii produc deşeuri care, neeliminate din mediul lor de viaţă, le fac imposibilă continuarea activităţii şi chiar a vieţii însăşi.

Prin poluare se înţelege „introducerea directă sau indirectă, ca urmare a unei activităţi desfăşurate de om, de substanţe, de vibraţii, de căldură şi/sau zgomot în aer, în apă ori în sol, care poate aduce prejudicii sănătăţii umane sau calităţii mediului, care pot dăuna bunurilor materiale ori pot cauza o deteriorare sau o împiedicare a utilizării mediului în scop recreativ sau în alte scopuri legitime”1.

Legea nr.137/1995 a protecţiei mediului defineşte mediul ca fiind „ansamblul de condiţii şi elemente naturale ale Terrei: apa, aerul, solul, subsolul, aspectele caracteristice ale peisajului, toate straturile atmosferice, toate materiile organice şi anorganice, precum şi fiinţele vii, sistemele naturale în inter-acţiune, cuprinzând elementele menţionate anterior, inclusiv valorile materiale şi spirituale, calitatea vieţii şi condiţiile care pot influenţa bunăstarea şi sănătatea omului”

Adică, într-o accepţiune globală, conceptul de mediu cuprinde: atmosfera, geosfera, biosfera, socio-sfera şi cosmosul. Mediul include elementele naturale: apa, aerul, solul, subsolul, atmosfera şi elemente antropice: populaţia, aşezările omeneşti, activităţile umane.

Omul a sesizat relativ târziu că el este creaţia şi creatorul mediului său care îi asigură existenţa biologică şi totodată, cea intelectuală.[1]

Un important factor de mediu, mai ales în zonele urbane este ZGOMOTUL care, în anumite situaţii devine un puternic agent poluant fonic, cu implicaţii în sănătatea oamenilor. Într-o accepţiune largă, con-ceptul a fost definit ca un complex de sunete, de un caracter aleatoriu, care produce nu numai o senzaţie dezagreabilă, dar chiar agresivă, întâlnindu-se în

1 Legea protecţiei mediului nr.137/1995, publicată în MO nr.304/30.12.1995.

cele mai diverse ambianţe: în locuinţe, pe stradă, la locurile de muncă şi de odihnă, pe uscat, pe apă şi în aer.

În domeniul poluării sonore interesează intensitatea senzaţiei auditive produsă de un sunet, numită „tăria sunetului”, care nu se confundă cu intensitatea fizică. Tăria este dependentă de frecvenţă.

Presiunea acustică cea mai joasă, pe care urechea umană o percepe, are valoarea de 20 μPa, care este de 5·109 ori mai slabă decât presiunea atmosferică normală.

Este imperativă introducerea unei scări de măsură decibellică în evaluarea intensităţii sunetelor.

Scara în decibeli utilizează ca valoare de prag nivelul de 20 μPa = 0 dB. Cu alte cuvinte, de câte ori se multiplică presiunea acustică în Pa cu 10 se adaugă 20 de dB la nivelul în decibeli, deci : 20 μPa = 0 dB, 200 μPa = 20 dB, 2000 μPa = 40 dB etc.

Fig. 4. Variaţia presiunii acustice in [dB] cu frecventa in [Hz].

3.2. Poluarea-clasificare-specificitate

Poluarea poate fi: chimică, fizică (radioactivă, termică, fonică, electromagnetică, prin vibraţii), bio-logică, genetică, estetică etc.

Se consideră că cel puţin trei îndeletniciri umane (factori externi antropogeni) generează poluarea în lumea contemporană:

− industria, cu mediul de viaţă urban pe care-l promovează;

− agricultura intensivă şi industrializată; − transporturile. Prin prisma celor trei îndeletniciri umane de mai

sus, poluarea este clasificată ca fiind: poluare industrială, caracterizată de faptul că

se concentrează în spaţii restrânse, iar resursele

1 k

Frequency (Hz)

10 k 20 k

Page 7: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI FEROVIAR URBAN

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 55

naturale (apa, aerul...) folosite în procesele de pro-ducţie, pot fi purificate prin diferite mijloace tehnice; poluarea datorită agriculturii are un caracter

mai puternic, mai dramatic, având în vedere că se realizează prin acţiunea lentă, în mulţi ani de zile, a factorilor naturali1, ocupă zone mult mai întinse- suprafaţa cultivată afectată de chimizare; un important factor de mediu, mai ales în

zonele urbane este ZGOMOTUL care în anumite situaţii devine un puternic agent poluant, cu implicaţii în sănătatea oamenilor. tot o formă de poluare este stresul- desemnând

agresiunea la care este supus organismul datorită zgomotului, poluării, angoasei, diverselor contradicţii.

3.3. Zgomotul, sursă de poluare în continuă creştere

În contrast cu multe alte probleme de mediu, poluarea fonică continuă să crească datorită dez-voltării industriale, sociale şi a transporturilor.

Se analizează şi aspecte specifice ale impactului zgomotului asupra sănătăţii oamenilor pentru a identifica domeniile în care acţiunile şi măsurile de remediere sunt prioritare.

3.3.1. Standardul Tehnic de Interoperabilitate – STI „ZGOMOT” (definiţii, cerinţe, limite)

Definiţia subsistemului/domeniul de aplicare2 Materialul rulant care face obiectul STI cuprinde locomotive, automotoare, vagoane de marfă şi va-goane de călători care pot circula pe întreaga reţea de căi ferate transeuropeană convenţională sau pe o parte a acesteia. Vagoanele de marfă includ şi materialul rulant destinat transportului de camioane.

Interfeţele subsistemului. Prezenta specificaţie STI „zgomot” are interfeţe cu:

subsistemul „vagoane de marfă”, privind: zgomotul la trecere; zgomotul la staţionare;

subsistemele „locomotive; automotoare şi va-goane de călători”; privind: zgomotul la staţionare; zgomotul la demarare; zgomotul de trecere; zgomo-tul în cabina mecanicului.

Cerinţe esenţiale se referă la: siguranţă; protecţia mediului; fiabilitate şi disponibilitate; compatibili-tate tehnică; sănătate.

1 V. Soran, Margareta Borcea, Omul şi biosfera, Bucureşti, Ed. Ştiinţifică şi Enciclopedică, 1985.

2 Decizia Comisiei UE (2006/66/CE) privind specificaţia tehnică de interoperabilitate cu privire la subsistemul „material rulant - zgomot al sistemului feroviar transeuropean convenţional.

Zgomotul emis de vagoane de marfă

Limite pentru zgomotul la staţionare. Zgomotul la staţionare se descrie în termeni de nivel LpAeq, T de presiune acustică continuu echivalent ponderat A, în conformitate cu proiectul de standard EN ISO 3095:2001 şi este în tabelul următor.

Valoarea limită a LpAeq, T pentru zgomotul la staţionare produs de vagoanele de marfă

Vagoane de marfă LpAeq, T

Toate vagoanele de marfă ≤ 65 dB(A)

Limite pentru zgomotul la trecere. Indicatorul pentru zgomotul la trecere este nivelul LpAeq, Tp de presiune acustică continuu echivalent ponderat A, măsurat în timpul de trecere la o distanţă de 7,5 m de la axa căii ferate şi la 1,2 m deasupra suprafeţei superioare a şinei. Măsurătorile se efectuează în conformitate cu proiectul de standard EN ISO 3095:2001, sunt menţionate în tabelul următor.

Zgomotul la trecere este influenţat în mare măsură de zgomotul de rulare, care este legat de interacţiunea dintre roţi şi şină, care depinde de viteză.

Zgomotul la demarare este o combinaţie de contribuţii din partea componentelor de tracţiune, precum motoarele diesel şi ventilatoarele de răcire, dispozitivele auxiliare şi, uneori, patinajul roţilor.

Valoarea limită a LpAeq, T pentru zgomotul de trecere

produs de vagoanele de marfă

Vagoane de marfă LpAeq, Tp

Vagoane noi cu un nr mediu de osii pe unitate de lungime (apl), ≤ cu 0,15 m–1 la 80 km/h

≤ 82 dB(A)

Vagoane reînnoite sau îmbunătăţite în conformitate cu din Directiva 001/16/CE cu un nr mediu de osii pe unitate de lungime (apl), ≤ cu 0,15 m–1 la 80 km/h

≤ 84 dB(A)

Vagoane noi cu un număr mediu de osii pe unitate de lungime (apl) ≥ 0,15 m–1 şi ≤ cu 0,275 m–1 la 80 km/h

≤ 83 dB(A)

Vagoane reînnoite sau îmbunătăţite în conformitate cu Directiva2001/16/CE cu un nr mediu de osii pe unitate de lungime (apl) mai mare decât 0,15 m–1şi ≤ cu 0,275 m–1 la 80 km/h

≤ 85 dB(A)

Vagoane noi cu un număr mediu de osii pe unitate de lungime (apl) ≥ 0,275 m–1 la 80 km/h

≤ 85 dB(A)

Vagoane reînnoite sau îmbunătăţite în conformitate Directiva 001/16/CE cu un număr mediu de osii pe unitate de lungime (apl) mai mare decât 0,275 m–1 la 80 km/h

≤ 87 dB(A)

Apl reprezintă numărul de osii împărţit la lungimea în afara zonei de tamponare.

Page 8: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

TRANSPORTURILE ŞI DEZVOLTAREA REGIONALĂ

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 56

Zgomotul emis de locomotive, automotoare şi vagoane de călători

Zgomotul la staţionare este influenţat în mare măsură de dispozitive auxiliare precum sisteme de răcire, aer condiţionat şi compresoare.

Limite de zgomot la staţionare se stabilesc la o distanţă de 7,5 m de la axa căii ferate şi la 1,2 m deasupra suprafeţei superioare a şinelor. Condiţiile de măsurare sunt prevăzute de proiectul de standard EN ISO 3095:2001. Valorile limită pentru emisiile de zgomot ale vehiculelor în condiţiile menţionate sunt precizate în tabelul următor.

Valorile limită pentru zgomotul la staţionare produs la locomotivele electrice şi diesel,

EMU-uri, DMU-uri şi vagoane de călători

Vehicule LpAeq, T

Locomotive electrice 75

Locomotive diesel 75

EMU-uri 68

DMU-uri 73

Vagoane de călători 65

Limite de zgomot la demarare. Limitele de zgomot la demarare se stabilesc în aceleaşi condiţiil ca mai sus. Valorile limită pentru emisiile de zgomot la demarare ale vehiculelor în condiţiile menţionate sunt precizate în tabelul de mai jos.

Valorile limită pentru zgomotul la demarare produs la locomotive electrice şi diesel, EMU-uri şi DMU-uri

Vehicul LpAFmax Locomotive electrice, P < 4 500 kW la jantă 82 Locomotive electrice, P ≥ 4 500 kW la jantă 85 Locomotive diesel, P < 2 000 kW la arbore 86 Locomotive diesel, P ≥ 2 000 kW la arbore 82 EMU-uri 82 DMU-uri, P < 500 kW/motor 83 DMU-uri, P ≥ 500 kW/motor 80

Limite de zgomot la trecere. Limitele pentru zgomotul la trecere sunt stabilite similar, la o viteză a vehiculului de 80 km/h. Indicatorul pentru nivelul presiunii acustice continuu echivalent ponderat A este LpAeq, Tp.

Valorile limită ale locomotivelelor electrice şi diesel, EMU-uri, DMU-uri şi vagoane de călători:

Vehicul LpAeq, Tp Locomotive electrice 85

Locomotive diesel 85

EMU-uri 81

DMU-uri 82

Vagoane de călători 80

Zgomotul în interiorul locomotivelor, al automotoarelor şi al vagoanelor de control

Nivelul zgomotului din cabină trebuie menţinut cât mai scăzut cu putinţă, prin limitarea zgomotului la sursă şi prin măsuri suplimentare co-respunzătoare (izolare fonică, absorbţie a sunetelor). Valorile limită sunt menţionate în tabelul de mai jos.

Măsurătorile se efectuează în următoarele condiţii:

– uşile şi ferestrele sunt închise; – încărcătura remorcată este egală cu cel puţin

două treimi din valoarea maximă admisă.

Valorile limită pentru zgomotul din interiorul cabinei mecanicului de pe locomotivele electrice şi diesel, EMU-uri,

DMU-uri şi vagoanele de control

Zgomot în interiorul cabinei mecanicului

LpAeq, T

Intervalul timpului de măsurare T

La staţionare [în timpul unui semnal sonor extern cu presiunea acustică maximă, dar nu mai mare de 125 dB(A), la 5 m în faţa vehiculului şi la o înălţime de 1,6 m deasupra ciupercii şinei]

95 3s

Viteza maximă, aplicabilă pentru viteze mai mici de 190 km/h (în câmp liber, fără semnale sonore interne sau externe)

78 1min

3.3.2. Caracteristici ale zgomotului: viteza de propagare, nivelul intensităţii acustice, frecvenţa

Undele sonore sunt unde mecanice longitudinale de compresie/rarefiere.

Viteza de propagare a undelor sonore depinde de caracteristicile mediului în care se propagă.

Expresia vitezei de propagare a sunetului prin aer este:

R T

cM

, (6)

unde: γ este exponentul adiabatic al gazului ideal; R = 8,3·103 J·kmol–1·K–1 – constanta universală a gazelor; T – temperatura absolută a aerului; M – masa sa molară.

Modul în care puterea acustică a unei surse se răspândeşte în mediu se descrie prin mărimea numită intensitate acustică sau densitate superficială a puterii acustice şi care reprezintă puterea ce trece printr-un element de suprafaţă imaginar, normal pe direcţia de propagare a undelor sonore, se măsoară în W/m2.

Page 9: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI FEROVIAR URBAN

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 57

Pragul audibilităţii este la intensitatea acustică cu o valoare de

I0 = 10–12 W/m .

Cel mai frecvent se caracterizează sunetul printr-o mărime denumită nivel de intensitate acustică ce se defineşte ca logaritmul zecimal al raportului dintre intensitatea acustică şi intensitatea corespunzătoare pragul audibilităţii. Unitatea de măsură pentru nivelul intensităţii acustice este Bell simbolizat cu B. Numele unităţii a fost dat în onoarea lui Graham Bell, inventatorul telefonului.

Astfel, nivelul intensităţii acustice de 1 B a unui sunet ce are intensitatea acustică I = 10–11 W/m2 este exprimat comparativ cu intensitatea acustică a pragului audibilităţii I0 prin:

1 B = 10 dB= 10 log10

11

0

10

I

(7)

Cu această definiţie rezultă că nivelul intensităţii acustice a pragului audibilităţii este 0 dB.

Valorile nivelului intensităţii acustice a diferitelor surse le transformă peste anumită limită în surse de zgomot [3]. Noţiunea de zgomot este legată de percepţia sa.

Frecvenţa care este numărul de cicluri complete ale unui sunet într-o unitate de timp în Hertzi (Hz). Urechea percepe doar sunetele din domeniul audibil între 16 şi 16 000 Hz [4]. Nu percepe insă nici ultrasunetele (oscilaţii acustice cu frecvenţa peste 16 000 Hz) şi nici infrasunete cu frecvenţa sub 16 Hz.

Nivelul de intensitate acustică, măsurată în [dB] ţine seama de comportamentul fiziologic al urechii..

Nivelul intensităţi acustice ale diferitelor surse

Sursa generatoare de zgomot Nivelul intensităţii

acustice [dB]

Prag de audibilitate 0

Foşnetul frunzelor 10

Conversaţie în şoaptă 12

Ticăitul unui ceas mecanic 30

Conversaţie cu voce tare 50-65

Trafic rutier obişnuit 65-70

Trafic feroviar 56 -90

Zgomot industrial 75-80

Trafic rutier intens, orchestră simfonică mare 90

Maşini unelte, pick-hammer, căşti stereo 100

Tunet 90-100

Masa vibratoare in construcţii 105

Avion cu reacţie la decolare 110-140

Decolarea unei nave spaţiale 140-190

Arme de foc puternică sau de vânătoare 170

Diferite surse de unde sonore au nivelul intensităţii acustice prezentate în continuare, se prezintă valorile nivelului de intensitate acustică pentru diferite surse de zgomot, incluzând sursa „traffic feroviar” pentru o apreciere comparativă cu alte surse de poluare fonică.

3.4. Zgomotul ca factor de risc asupra sănătăţii

Intensitatea dereglărilor funcţiilor organismului uman produse de zgomot este direct proporţională cu intensitatea, frecvenţa şi durata acestuia.

Conform listei de identificare a factorilor de risc de accidentare şi îmbolnăvire profesională la locurile de muncă, zgomotul este un factor de risc fizic specific mediului de muncă [6].

Este unanim recunoscut că zgomotele au efecte negative asupra sănătăţii oamenilor pentru că: provoacă o jenă asupra realizării sarcinii de

muncă, o oboseală auditivă sau un deficit auditiv ireversibil, care poate ajunge până la surditate; agravează situaţiile de stres şi implicit agravează

afecţiunile cardio-vasculare şi digestive; măresc oboseala generală şi îndeosebi oboseala

nervoasă; generează insomnii; accentuează deficienţele de comportament ca

de exemplu agresivitatea şi anxietatea. Urmare a ansamblului acestor efecte se măreşte riscul acci-dentelor de muncă sau de circulaţie.

Faptul că apar şi tulburări de somn refacerea organismului după efort nu se mai face şi astfel se ajunge într-un cerc vicios. Zgomotul acţionează asupra activităţii mintale ca un excitant stupefiant, care agravează oboseala, mascând-o. Adesea el devine o obişnuinţă periculoasă.

Timpul de expunere la zgomot are şi el importanţă. Astfel zgomotele devin periculoase dacă expunerea continuă este mai mare de 8 ore la 80 dB. Pe măsură ce intensitatea zgomotului creşte, timpul de expunere periculos scade sub 8 ore. De exemplu devine peri-culoasă chiar şi numai 2 ore de expunere la zgomote de 100 dB.

Orice durată de expunere la zgomot de 140 dB este periculoasă şi poate provoca dureri şi leziuni deosebit de grave ale urechii. La zgomotul cu 170 dB fără protecţie pentru urechi, pierderea instantanee a auzului devine inevitabilă.

Deşi nu are o influienţă directă asupra sănătăţii oamenilor, zgomotul, ca şi consecinţă a funcţionării sistemelor de transport, îndeosebi în transportul feroviar, are un deosebit impact asupra: vehicului însuşi, ca structură portantă ca urmare

a vibraţiilor la care este supus atât în staţionare cât mai ales în circulaţie;

Page 10: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

TRANSPORTURILE ŞI DEZVOLTAREA REGIONALĂ

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 58

instalaţiilor şi aparatelor montate în interiorul vehiculelor feroviare, feroviar urbane; solului, clădirilor, instalaţiilor din vecinătăţile

căii ferate, cu toate consecinţele ce decurg din supunerea continuă la un regim vibratoriu.

Transportul pe calea ferată, fiind o sursă mobilă de poluare, are un impact negativ asupra mediului.

4. METODE DE COMBATERE A POLUĂRII FONICE

4.1. Combaterea zgomotului este o problemă de sistem

Combaterea zgomotului este o problemă de sistem de activitate productivă sau socială [6]. Sistemul în acest caz reprezintă ansamblul format din: sursele de zgomot, mediul de propagare (căile), receptorii.

Metodele de combatere a zgomotului trebuie încorporate elementelor acestui sistem, şi se disting:

a) metode de combatere sau reducere a zgo-motului la sursă, care se referă la: adoptarea unor soluţii de atenuare a zgomotului

specifice naturii sursei; izolarea surselor de zgomot de mediul fizic în

care acţionează; modificarea utilajelor şi tehnologiilor etc. b) metode de combatere a zgomotului pe căile

de propagare, care se referă la: absorbţia zgomotelor produse în zonă prin

folosirea materialelor fonoabsorbante; izolarea sursei de zgomote exterioare prin

carcasarea sursei de zgomot; izolarea oamenilor de surse de zgomot cu

ecrane, cabine fonoizolante; c) metode de combatere a zgomotului la re-

ceptor, care se referă la: mijloacele individuale de protecţie şi protejarea

personalului în cabine fonoizolante, antifoane; limitarea duratei de expunere. d) metode instituţionale de combatere a zgo-

motului, referitoare la: acte normative din legislaţia internă a statelor

sau din dreptul internaţional sau comunitar; normative tehnice ce limitează unele limite,

caracteristici funcţionale; norme fiscale şi nefiscale (taxe, impozite,

bonusuri, premii).

4.2. Combaterea zgomotului ambiental

Obţinerea unui înalt nivel de sănătate si protecţie a mediului este parte a politicii comunitare. Protecţia

împotriva zgomotului ambiental este una dintre problemele principale de mediu din Europa.

În acest scop prin directiva 2002/49/CE se instituie o abordare comună pentru a evita, preveni sau reduce, efectele dăunătoare provocate de expunerea la zgomotul ambiental. Directiva se focalizează asupra următoarelor obiective: determinarea expunerii la zgomotul ambiental,

prin întocmirea hărţilor de zgomot; asigurarea ca informaţiile asupra zgomotului

ambiental şi efectele sale sunt disponibile publicului; adoptarea planurilor de acţiune de către statele

membre, bazate pe rezultatele din hărţile de zgomot, pentru a preveni si reduce zgomotul ambiental unde nivelele de expunere pot avea efecte dăunătoare si pentru a păstra calitatea zgomotului ambiental, acolo unde este buna.

Directiva urmăreşte sa furnizeze o bază pentru dezvoltarea măsurilor de a reduce zgomotul emis de sursele majore, în special vehicule şi infrastructura rutieră si feroviară, aviaţie.

4.3. Combaterea zgomotului din activităţile de transport feroviar

4.3.1. Metode de combatere sau reducere a zgomotului la sursă

Dacă se pun în balanţă avantajele transportului fero-viar, mai ales cel electric şi dezavantajul datorat nive-lului de poluare sonoră, costurile pentru remedierea sau diminuarea acestui dezavantaj sunt relativ mari.

Înlocuirea parcului de vehicule fiind deosebit de costisitoare, s-a urmărit găsirea unor soluţii de a diminua zgomotul produs prin măsuri aplicate direct asupra surselor [11].

Este apreciată ca fiind cea mai rentabilă măsura aceea de înlocuire a sistemelor de frânare. Trecerea de la frâna cu saboţi la frâna pe disc, cu garnituri de frână din materiale compozite.

Saboţii de frână din materiale compozite au fost dezvoltaţi pentru a înlocui saboţii convenţionali din fontă, sursă importantă de zgomot. Aceştia sunt efi-cace în reducerea zgomotului(cu 10 dB, echivalentul a 50% din zgomotul saboţilor de fontă).

Saboţii K sunt disponibili din 2003. Având ca-racteristici de frânare diferite de cele ale saboţilor convenţionali, reechiparea necesită ajustări ale sistemului de frânare, costuri suplimentare.

Saboţii LL sunt saboţi de frânare din materiale compozite care prezintă aceleaşi caracteristici de frânare cu ale fontei, nefiind necesară o adaptare majoră a sistemului de frânare, iar costurile iniţiale de reechipare sunt considerabil mai scăzute.

Page 11: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI FEROVIAR URBAN

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 59

Foto 8. Osii (roţi) prevăzute cu frână disc, saboţi din materiale compozite.

Pentru izolarea cutiei vehiculului faţă de mişcă-

rile dăunătoare de galop este indicat să se plaseze legătura dintre boghiu şi cutie la nivelul centrului de masă al părţii suspendate a boghiului, cât mai apropiată de nivelul osiilor pentru a se diminua transmiterea mişcărilor parazite longitudinale asupra cutiei.

Foto 9. Legătură „joasă” a cutiei cu boghiul

Foto 10. Sistem de rulare cu 2 etaje de suspensie.

Reducerea şocurilor transmise cutiei se face prin realizarea unei legături elastice între boghiu şi cutia vehiculului sau prin suprimarea pivotului şi adoptarea soluţiei de antrenare a cutiei prin bielete silentbloc.

Îmbunătăţirile impuse sistemelor de suspensie costă mai mult iniţial, dar tehnologia avansată asigură faptul că schimbările vor fi viabile din punct de vedere financiar pe termen lung.

Sporirea vitezei de circulaţie în curbe a trenurilor implică retrasarea curbelor de cale ferată cu mărirea corespunzătoare a razelor de curbură. Sau, în trans-portul feroviar urban, nu este posibilă realizarea supraînălţării, s-au conceput vehicule având cutia înclinabilă.

Înclinarea cutiei vehiculelor către interiorul curbei are ca efect o compensare a insuficienţei de supraînăl-ţare a căii, permiţând o mărire a vitezei în deplină siguranţă şi fără a afecta confortul călătorilor [7].

În momentul de faţă există două concepţii de sisteme constructive:

– sistemul de înclinare pasiv (naturală) planul superior al suspensiei cutiei se află deasupra cen-trului de greutate al acesteia. Arcurile pneumatice asigură elasticităţile verticală, longitudinală şi de torsiune necesare şi, conjugate cu suspensia pendu-lară, elasticitatea transversală.

– sistemul activ de înclinare a cutiei (înclinare forţată), la circulaţia în curbe acţionează dispoziti-vele pneumatice sau hidraulice care realizează înclinarea, acestea fiind comandate de sisteme de reglaj electronice.

Altă măsură de reducere a zgomotului este înlocuirea infrastructurii dar acest lucru presupune de asemenea costuri uriaşe.

Infrastructură modernă pe traverse de beton, cu prindere elastică, aşa numită „cale înierbată”, utili-zată în mod deosebit şi cu succes la infrastructura transportului feroviar urban.

Fig. 5. Sistemul de înclinare pasivă a cutiei în cazul trenului Talgo.

Page 12: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

TRANSPORTURILE ŞI DEZVOLTAREA REGIONALĂ

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 60

Fig. 6. Sistemul de înclinare activă

a cutiei trenului APT-P.

Foto 11. Elemente absorbante intre firele căii.

Foto 12. Cale înierbată.

Nouă sau modernizată, infrastructura feroviară trebuie să fie supusă unei evaluări a impactului asupra mediului conform Directivei 85/337/EC,

evaluare care trebuie să includă şi nivelul de zgomot perceput de către vecinii aflaţi în lungul infrastructurii.

Sistemele de conducere a osiilor prin arcurile din cauciuc ale suspensiei primare sunt soluţii noi;

Conducerea elastică a osiilor Orientarea nouă în construcţia boghiurilor constă în realizarea posibilităţii de negociere a razelor de curbură, fiecare dintre osiile boghiului aşezându-se în poziţie radială. Astfel, se produc uzurile suprafeţelor de rulare şi a buzelor, respectiv a flancurilor de şine, dar se impune să nu se producă instabilităţi de şerpuire.

În figura 7, este prezentată o construcţie modernă de boghiu, larg răspândită în prezent în Europa, America şi Japonia, constructiv adoptată şi la metroul din Bucureşti.

Cadrul rigid al boghiului 1 se sprijină pe fiecare lagăr de osie prin intermediul unei perechi de arcuri din cauciuc 2, care, fără a necesita ghidaje sau legături suplimentare, preiau, în mod elastic, eforturile verticale (sarcina vehiculului),eforturile longitudinale (tracţiune, frânare) şi eforturile transversale (de ghidare laterală).

Foto 13. Boghiu vagon de marfa cu suspensie primară din elemente de cauciuc.

Nu este lipsită de importanţă preocuparea perma-

nentă pentru forme aerodinamice care să conducă la emanaţii de zgomote provocate de curgerea aerului în jurul vehiculului cât mai mici.

Fig. 7. Boghiu motor utilizat la ramele electrice ale metroului din Bucureşti.

Page 13: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI FEROVIAR URBAN

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 61

Foto.14. Tren Railjet 19 WE 01c .

Foto 15. Tren Automotrice Grade Viteze.

Foto 16. Carenaj la vagon.

Pe lângă forma aerodinamică deosebit de studi-ată, se remarcă carenarea vehiculului prin montarea unei „fuste” la partea inferioară pentru a diminua frecarea elementelor boghiurilor cu aerul.

În vederea micşorării zgomotului produs de roată, s-au adoptat o serie de dispozitive care au rolul de a amortiza vibraţiile structurale ale roţii şi de a atenua radiaţia acustică a acesteia. Un amortizor de zgomot este alcătuit din pachetele de lamele metalice, cu straturi de cauciuc intercalate, strânse cu ajutorul unor şuruburi. Vibraţiile coroanei se transmit lamelelor care tind să se mişte una faţă de cealaltă. Între lamele se dezvoltă forţe de amortizare care transformă în căldură o parte din energia mecanică de vibraţie a roţii.

4.3.2. Metode de combatere sau reducere a zgomotului pe căile de propagare

În general, pentru reducerea vibraţiilor este utilizat un perete izolator. Valorile pentru vibraţiile continue şi în impulsuri sunt mult diminuate, şi nu se transmit vecinătăţilor.

Înălţimea ecranului este în mod obişnuit de 2,5 m deasupra şinei, dar şi mai înalte, în special pe linii magistrale în apropierea zonelor rezidenţiale [8]. Ecranul fonoabsorbant înalt pentru mare viteză, are construcţia înclinată pentru evitarea reflexiilor unde-lor de zgomot. Se observă şi grija pentru a nu mai fi

inestetice, pentru asigurarea împotriva pătrunderii intruşilor de orice fel, inclusive animale.

Eficienţa ecranelor este indiscutabilă: măsurătorile efectuate în spatele ecranului la 25 m de axa căii şi la 3,5 m deasupra şinei, au arătat că nivelul zgo-motului s-a diminuat cu 13 dB, ajungând la 18 dB la circulaţia cu viteza de 200 km/h.

Foto 17. Ecran din beton precomprimat standard .

Foto 18. Ecran fonoabsorbant înalt pentru magistrale de mare viteză.

Măsuri la calea de rulare – prin construirea unei căi de rulare silenţioase (şinele se montează pe fundaţii elastice) pentru micşorarea vibraţiilor prin utilizarea în construcţia sa a materialelor fono-absorbante.

Foto 19. Modalităţi de prindere înglobată a şinei în elemente de amortizare.

Page 14: POLUAREA FONICĂ ÎN TRANSPORTUL FEROVIAR ŞI ... · PDF filePoluarea aerului, definită prin prezenţa în at-mosferă a substanţelor şi energiilor în cantităţi şi durate superioare

TRANSPORTURILE ŞI DEZVOLTAREA REGIONALĂ

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 62

4.3.3. Metode de combatere sau reducere a zgomotului la receptor

Un element care reduce zgomotul constă în eliminarea ferestrelor mobile prin utilizarea ferestre-lor etanşe, lipite, fixe, care nu se deschid, în felul acesta se izolează mult mai bine interiorul vehicu-lului şi se elimină şi o potenţială sursă de vibraţii şi zgomote; S-au eliminat soluţiile cu compartimentarea

vehiculelor, acestea devenind astfel mai uşoare, masa suspendată mai mică. Lipsa pereţilor despărţitori, lipsa uşilor de la compartimente, au condus la lipsa-reducerea sistemelor de propagare a zgomotului prin conducţie solidă.

Foto 20. Interior de vagon modern.

O altă soluţie constă în montarea de izolatori plani, în special pe plafonul vagoanelor, care pe lângă funcţia de izolare fonică a interiorului vagonului, asigură şi un design plăcut, Deosebite sunt şi scaunele, care pe lângă as-

pectul plăcut, pe lângă ergonomicitatea formei, prin formă şi înălţime, asigură o izolare a fiecărui călător.

4.3.4. Metode instituţionale de combatere a zgomotului

Uniunea Europeană finanţează printr-un program reechiparea vagoanelor de marfă europene care au un kilometraj anual de peste 10 000 km şi o durată

de viaţă rămasă de cel puţin 5 ani, astfel încât să se limiteze costurile fără a se periclita obiectivul de reducere a zgomotului [12].

Termenul propus de finalizare a acestui proces este în 2015. De remarcat că se acordă prioritate vagoanelor cu kilometraj anual ridicat. Publicarea măsurilor de reducere a zgomotu-

lui feroviar la nivelul parcului existent şi s-a difuzat ca un Raport al Direcţiei Generale de Energie şi Transporturi. Costurile ce trebuie alocate pentru constru-

irea şi întreţinerea de bariere de zgomot. Din cauza costului crescut a construcţiei de bariere

se preferă aplicarea acestora numai în zonele urbane. Costurile de impact asupra mediului al trans-

portului feroviar se plătesc conform principiilor din Directiva 001/14/CE conform căreia stabilirea şi perceperea taxelor pentru infrastructura de cale ferată, precum şi alocarea de capacităţilor de infra-structură trebuie să fie diferenţiate în funcţie de poluare.

Uniunea Europeană se angajează să aplice principiul „poluatorul plăteşte”. Transportul de marfă în timpul nopţii scade

eficienţa sistemului feroviar. Pentru reducerea zgomotului în zonele rezidenţiale, poate fi micşorată viteza maximă permisă şi pot fi instalate ecrane de protecţie acustică. Totuşi, o altă măsură pentru a reduce expune-

rea la zgomot este îmbunătăţirea izolării fonice a clădirilor. Acest lucru înseamnă, de exemplu, utili-zarea ferestrelor şi a uşilor de înaltă calitate, cu un grad ridicat al indiciilor de reducere a zgomotului.

4.3.5. Alternativa

Un alt tip de sistem de transport feroviar (de această dată unul neconvenţional) este aşa numitul Maglev. Acesta presupune un sistem conform căruia trenurile se mişcă deasupra şinelor folosind forţele electromagnetice dintre magneţii supraconductori de la bordul vehiculului şi bobinele de la sol. Când magneţii trec cu viteză mare, un curent electric este indus în bobine, care acţionează astfel ca electro-magneţi temporari. Ca rezultat, apar forţe care împing magneţii supraconductori în faţă şi în sus, simultan, producând levitaţia Maglev.Maglev nu atinge de fapt şinele în timpul călătoriei.